專利名稱：具有磁制動(dòng)裝置的閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及氣動(dòng)裝置，并且，在有些實(shí)施方式中涉及具有閥的空氣馬達(dá)，所述閥具有》茲制動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
氣動(dòng)馬達(dá)經(jīng)常被用來將以壓縮空氣形式儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)換成動(dòng)能。例如，壓縮空氣可用來驅(qū)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的桿或者旋轉(zhuǎn)的軸。所形成的運(yùn)動(dòng)可以被用于各種
應(yīng)用，例如包4舌向噴^r中泵取液體。在有些噴才倉應(yīng)用中，氣動(dòng)馬達(dá)可以驅(qū)動(dòng)泵，并且泵可以傳送涂覆液，例如涂料。
傳統(tǒng)的氣動(dòng)馬達(dá)在有些方面是不足的。例如，由氣動(dòng)馬達(dá)產(chǎn)生的機(jī)械運(yùn)動(dòng)可能不平穩(wěn)。在氣動(dòng)馬達(dá)中的轉(zhuǎn)換裝置在馬達(dá)的循環(huán)過程中用于4吏加壓空氣改道時(shí)發(fā)出信號(hào)。在運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)換裝置會(huì)斷續(xù)地消耗氣動(dòng)馬達(dá)否則本來可作為輸出的一部分動(dòng)能。因此，輸出的運(yùn)動(dòng)或者輸出能可能變化，并且被泵取的液體的流動(dòng)率可能波動(dòng)。流動(dòng)率的變化在泵取涂覆液到噴槍中時(shí)可能特別成問題。噴射圖案(pattern)在流動(dòng)率下降時(shí)可能形成收縮，并且在流動(dòng)率升高時(shí)可能擴(kuò)大，這可導(dǎo)致涂覆液的不均勻應(yīng)用。
傳統(tǒng)的氣動(dòng)馬達(dá)中的轉(zhuǎn)換裝置也可能產(chǎn)生其它問題。例如，有些類型的轉(zhuǎn)換裝置，例如簧片閥，可能快速磨損或者可^^皮氣動(dòng)馬達(dá)的振動(dòng)損壞，由此可能增加維護(hù)費(fèi)用。此外，有些類型的轉(zhuǎn)換裝置在低壓時(shí)，例如小于25psi時(shí)，可能不響應(yīng)。不響應(yīng)的轉(zhuǎn)換裝置可能阻止氣動(dòng)馬達(dá)在需要低速運(yùn)動(dòng)或者不能獲得較高壓的空氣供應(yīng)的情況下的應(yīng)用中使用。

發(fā)明內(nèi)容
下面的討論在涉及其它內(nèi)容的同時(shí)說明了具有活塞和;茲致動(dòng)閥的氣動(dòng)馬達(dá)。所述磁致動(dòng)閥可臨近所述活塞，并且在有些實(shí)施例中，包括滑閥(spoolvalv6 )。


當(dāng)參考附圖來閱讀下面的具體說明書時(shí)，將更好地理解本發(fā)明的這些以及其它特征、方面和優(yōu)勢(shì)，在附圖中，貫穿所有附圖，相同的標(biāo)記代表相同的部
件，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的示例性噴涂系統(tǒng)的透視圖2是用于各種類型的噴涂系統(tǒng)的涂覆液的壓力相對(duì)于時(shí)間的曲線圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的示例性氣動(dòng)馬達(dá)的透視圖4 - 7是圖3所示的氣動(dòng)馬達(dá)在一個(gè)循環(huán)的序列階段過程中的截面視圖8 - 9是兩種不同狀態(tài)下的磁致動(dòng)操縱閥(pilot valve)的截面視圖10是根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)實(shí)施方式的另 一種氣動(dòng)馬達(dá)的透視圖11是圖IO的氣動(dòng)馬達(dá)的平視圖12是圖IO的氣動(dòng)馬達(dá)的截面視圖13是圖IO的氣動(dòng)馬達(dá)的俯視圖14是圖IO的氣動(dòng)馬達(dá)的另一個(gè)截面視圖15是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的氣動(dòng)馬達(dá)的第三實(shí)施例的透視圖；圖16是圖15的氣動(dòng)馬達(dá)的俯視圖；以及圖17是圖15的氣動(dòng)馬達(dá)的截面視圖。
具體實(shí)施例方式
如下面將具體討論的，本技術(shù)的有些實(shí)施方式提供了用于調(diào)整氣動(dòng)馬達(dá)中的氣流的方法和裝置。當(dāng)然，這些實(shí)施方式僅是本技術(shù)的示例，并且，隨附的權(quán)利要求書不應(yīng)該被看作是限于這些實(shí)施方式。實(shí)際上，本技術(shù)廣泛地可應(yīng)用到各種系統(tǒng)。
如本文中所^^用的，詞"頂"、"底"、"上"和"下"指代相對(duì)的位置或者方向，不是指絕對(duì)位置或者方向。術(shù)語"或者"被理解成是包含的，除非另有說明。術(shù)語"示例性的"或"示例性"用來指示僅是代表性的示例，不一定是確定的或者優(yōu)選的事物。本文中，提及的流體壓力是相對(duì)(gauge)壓力(與絕對(duì)壓力相對(duì))，除非另有指出。
圖1描述了示例性的噴涂系統(tǒng)10。噴涂系統(tǒng)10包括氣動(dòng)馬達(dá)12，所述氣動(dòng)馬達(dá)可以解決上述傳統(tǒng)氣動(dòng)馬達(dá)的一個(gè)或者多個(gè)不足。如下面所說明的，在有些實(shí)施方式中，氣動(dòng)馬達(dá)12包括磁致動(dòng)操縱閥，其一般會(huì)更少地消耗否則
5本來能作為氣動(dòng)馬達(dá)12輸出的能量。因此，氣動(dòng)馬達(dá)12相對(duì)于傳統(tǒng)裝置可便于產(chǎn)生更均勻的泵取壓力。此外，在有些實(shí)施方式中，操縱閥的磁致動(dòng)可能使得氣動(dòng)馬達(dá)12甚至在供應(yīng)低壓空氣時(shí)能夠運(yùn)行。也應(yīng)該指出，在有些實(shí)施方式中，磁致動(dòng)操縱閥包括滑(spool)閥，所述滑閥是耐沖擊和耐磨損的。相對(duì)于傳統(tǒng)的裝置，這些滑閥一般能具有較長(zhǎng)的運(yùn)行壽命。下面在介紹噴涂系統(tǒng)10的特征后將說明氣動(dòng)馬達(dá)12的細(xì)節(jié)。
除了氣動(dòng)馬達(dá)12之外，示例性的噴涂系統(tǒng)10可包4舌泵14、涂覆液入口16、立架18、噴槍20、空氣管道22、液體管道24以及調(diào)節(jié)器組件26。泵14可以是往復(fù)運(yùn)動(dòng)的泵，其以下面將進(jìn)一步說明的方式機(jī)械地聯(lián)接到氣動(dòng)馬達(dá)12上。在其它實(shí)施方式中，泵14可以是任何的各種不同類型的泵。
泵14的進(jìn)口可以流體連通涂^隻液入口 16，泵14的出口可流體連通液體管道24。液體管道24可再流體連通噴槍20的管口 ，噴4t也可以流體連通空氣管道22。
調(diào)節(jié)器組件26可構(gòu)成為直接或者間接調(diào)節(jié)空氣管道22中的空氣壓力、驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)馬達(dá)12的空氣的壓力、和/或液體管道24中的涂覆液的壓力。此外，調(diào)節(jié)器組件26可包括壓力表，用來顯示這些壓力中的一個(gè)或者多個(gè)。
在運(yùn)行中，氣動(dòng)馬達(dá)12可以將空氣壓力轉(zhuǎn)化成泵14的運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)的泵14可以由連接到氣動(dòng)馬達(dá)12上的曲軸驅(qū)動(dòng)，并且，往復(fù)運(yùn)動(dòng)的泵14可通過桿直接聯(lián)4婁到氣動(dòng)馬達(dá)12，這將在下面進(jìn)行說明。泵14可以傳送涂覆液，例如涂料、清漆或者著色劑，通過涂覆液入口 16、液體管道24以及噴槍20的管口 。流動(dòng)通過空氣管道22的加壓空氣可以輔助霧化流出噴槍20的涂覆液，并形成噴涂圖案。如上所述，涂覆液的壓力可影響噴涂圖案。壓力波動(dòng)可佳_得噴涂圖案塌縮和擴(kuò)散。
圖2是用于三種類型的噴涂系統(tǒng)的涂覆液壓力相對(duì)于時(shí)間的圖表，所述三種類型的噴涂系統(tǒng)為理想噴涂系統(tǒng)23、示例性噴涂系統(tǒng)IO和傳統(tǒng)噴涂系統(tǒng)32。(傳統(tǒng)的噴涂系統(tǒng)32釆用任意選定的半周期相位移動(dòng)來顯示，以突出系統(tǒng)之間的不同)。如圖2所示，在兩種非理想系統(tǒng)10和32中，涂覆液壓力波動(dòng)。但是，示例性的噴涂系統(tǒng)10的變動(dòng)34小于傳統(tǒng)噴涂系統(tǒng)的變動(dòng)36。在涂覆液壓力方面可能產(chǎn)生l^小變動(dòng)34的示例性噴涂系統(tǒng)10的所述各特征將在下面
6說明。
圖3-9示出了氣動(dòng)馬達(dá)12的細(xì)節(jié)。圖3是氣動(dòng)馬達(dá)12和泵14的透視圖。 圖4-7是氣動(dòng)馬達(dá)12在能量轉(zhuǎn)換循環(huán)的序列階段的截面視圖，并且圖8和9 是氣動(dòng)馬達(dá)12中的轉(zhuǎn)換裝置的截面視圖。圖8和9示出了在循環(huán)的各部分過 程中轉(zhuǎn)換裝置呈現(xiàn)的兩種狀態(tài)。在說明了氣動(dòng)馬達(dá)12的各部件之后，將說明 它們?cè)谀芰哭D(zhuǎn)換循環(huán)過程中的運(yùn)行。
參照?qǐng)D3和4，氣動(dòng)馬達(dá)12可以包括上操縱閥38、下操縱閥40、汽缸42、 底部頭44、頂部頭46、空氣馬達(dá)活塞48、活塞桿50以及主閥52。為了氣動(dòng) 地或者流體地聯(lián)接這些部件，氣動(dòng)馬達(dá)12可包括上操縱信號(hào)路徑54、上操縱 信號(hào)路徑56、下操縱信號(hào)路徑58、下操縱信號(hào)路徑60、上主空氣通道62和 下主空氣通道64。
圖8是上操縱閥38的放大視圖，其也可以被稱為轉(zhuǎn)換裝置、磁致動(dòng)轉(zhuǎn)換 裝置、磁致動(dòng)操縱閥、活塞位置傳感器或者磁致動(dòng)閥。上操縱閥38可以包括 石茲體66、滑閥68、端蓋70、套筒72和》茲體阻止裝置74。
磁體66可被定位成使得從其南極到其北極的軸線基本平行于滑閥68運(yùn)動(dòng) 的方向，這將在下面進(jìn)行說明。例如，在圖8所示的方向上，磁體66的北極 和南極可被定向?yàn)橐环轿挥诹?一方之上。磁體66可以是電石茲體或者7Jc久磁體， 例如釹鐵硼磁體、陶制磁體或者釤鈷磁體。
滑閥68可包括》茲體安裝架76、下密封件78、中間密封件80以及上密封 件82。由上密封件82和中間密封件80基本限定的容積;故稱作上腔84，由中 間密封件80和下密封件78基本限定的容積被稱作下腔86。上腔84流體連通 上操縱信號(hào)路徑56,下腔86流體連通下操縱信號(hào)路徑54。在有些實(shí)施方式中， 這些通道可以流體連通，而不管滑閥68相對(duì)于套筒72的位置。滑閥68可以 是基本旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的(例如，圓形)，并且具有中心軸線88，各部分78、 80、 82、 84和86可繞所述軸線基本同中心?；y68可以由硬化金屬制成(例如在車 床上加工)，所述硬化金屬例如為硬化不銹鋼(例如，440C等級(jí))?！菲濗w安裝 架76可以使得磁體66聯(lián)接(例如，附接)到滑閥68上。
端蓋70可包括排-丈口 90和92以及排出口 94。排出口 94流體連通滑閥 68的頂部96，并且排放口 90和92根據(jù)滑閥68的位置可選擇地流體連通上腔84，這將在下面進(jìn)行i兌明。
套筒72可具有基本圓管形，其尺寸使得它可以與下密封件78、中間密封 件80和上密封件82形成動(dòng)態(tài)密封(例如，可滑動(dòng)密封)。在有些實(shí)施方式中， 套筒72繞滑閥68的中心軸線88基本是同中心的。套筒72可具有通道，上操 縱信號(hào)路徑54、上操縱信號(hào)路徑56以及排放口 90和92可延伸穿過所述通道。 套筒72可由硬化金屬制造，例如上面所述的那些。在有些實(shí)施方式中，套筒 72可以與滑閥68形成匹配套件。換句話說，滑閥68的外徑和套筒72的內(nèi)徑 之間的差的容許量可以構(gòu)成為形成動(dòng)態(tài)密封。在有些實(shí)施方式中，滑閥68和 套筒72可以形成動(dòng)態(tài)密封，該動(dòng)態(tài)密封基本免去了 O環(huán)密封或者其它類型的 密封，例如U杯密封或者唇緣密封。優(yōu)選地，滑閥68可以在套筒72中以較 小的摩擦滑動(dòng)，這有利于降低由滑閥68在其運(yùn)動(dòng)時(shí)消耗的能量的數(shù)量。
》茲體阻止裝置74可以與頂部頭46—體形成，并且可包4舌壓力入口 100。 壓力入口 100可使磁體66的底部表面103流體連通汽缸42的內(nèi)部。壓力入口 100可基本小于磁體66,以使磁體66的運(yùn)動(dòng)基本抑制在運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)。
回到圖4，下操縱閥40可類似于或者基本等同于上操縱閥38。下操縱閥 40相對(duì)于上操縱閥38可被定向成顛倒。因此，下操縱閥40的磁體66可臨近 汽缸42的內(nèi)部。
汽缸42可具有基本圓管形狀，其內(nèi)徑尺寸適于與空氣馬達(dá)活塞48形成動(dòng) 態(tài)密封。連桿102 (參見圖3)可在頂部頭46和底部頭44之間壓縮汽缸42 的壁。
繼續(xù)參照?qǐng)D4,頂部頭46可與上才喿縱閥38的部分和上主空氣通道62的 一部分一體形成。上主空氣通道62可以延伸穿過頂部頭46， ^吏得上主空氣通 道62與汽缸42的上內(nèi)部部分104流體連通。類似地，底部頭44可與下操縱 閥40的部分和下主空氣通道64的一部分一體形成。下主空氣通道64與汽缸 42的下內(nèi)部部分106流體連通。
空氣馬達(dá)活塞48可使上內(nèi)部部分104與下內(nèi)部部分106分隔開。活塞48 可以包括密封構(gòu)件108 (例如0環(huán))，該密封構(gòu)件與汽缸42界面接合，以形成 滑動(dòng)密封?？諝怦R達(dá)活塞48可包括上表面IIO和下表面112?；钊麠U50可被 附接到或者以其它方式聯(lián):接到空氣馬達(dá)活塞48,并且可以延伸穿過底部頭44
8到達(dá)泵14。
主閥52可以凈皮稱為主氣動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置或者氣動(dòng)控制閥。主閥52可包括殼體 114、套筒116和主滑閥118。殼體114可包括主空氣進(jìn)口 120和排出口 122 和124。主滑閥118可與套筒116形成許多滑動(dòng)密封。主滑閥118和套筒116 一起可限定上腔126和下腔128。上腔126和下腔128可由中間密封件130隔 開。
套筒116和殼體114可形成用于主滑閥118移動(dòng)的路徑和方向。該移動(dòng)的 路徑和方向可通過比較圖4-7中的主滑閥118的位置看出，其示出了主滑閥 118在殼體114中的上下平移。在其它實(shí)施方式中，主滑閥118#4居主滑閥118 和殼體114的構(gòu)成可移動(dòng)于不同的路徑和/或可旋轉(zhuǎn)，
在有些實(shí)施方式中，主滑閥118可包括磁制動(dòng)裝置，其由附接到殼體lll 上并且運(yùn)動(dòng)附接到主滑閥118上的》茲響應(yīng)材料123和125 (例如，鐵y磁材料或 者具有高導(dǎo)磁率的其它材料)的靜磁體119和121形成。該石茲響應(yīng)材料123和 125在圖4-7中示出為與主滑閥118不同的材料，但是，在有些實(shí)施方式中， 主滑閥118可由磁響應(yīng)材料制成。磁體119和121可保持所述主滑閥118抵靠 主閥52的相對(duì)的端部，直到臨界力被施加到主滑閥118上，這將在下面進(jìn)行
根據(jù)實(shí)施方式，；磁制動(dòng)裝置可以呈現(xiàn)各種形式。在有些實(shí)施方式中，磁體 119和121與磁響應(yīng)材料123和125的位置可以顛倒。即，磁體可以聯(lián)接到主 滑閥118上并與其一起運(yùn)動(dòng)，而殼體114可以包括磁響應(yīng)材料或者聯(lián)接到其上。 在其它實(shí)施方式中，殼體114和主滑岡118兩者都可包括》茲體。這些》茲體可被 定向成使得殼體中的磁體的北極面向主滑閥118中的磁體的南極，或者，反之 亦然。
本實(shí)施方式可以包4舌各種類型的^茲體。例如，示出的萬茲體119和121可以 是電磁體或者永久》茲體，例如釹鐵硼磁體、陶制磁體或者釤鈷磁體。
示出的實(shí)施方式包括兩個(gè);茲制動(dòng)裝置，各位于主滑閥118移動(dòng)通過的路徑 的每一端。磁體119和121的；茲才及可基本平行于該移動(dòng)方向，并且當(dāng)主滑閥 118定位在其路徑的遠(yuǎn)端部時(shí)，這些磁體的磁場(chǎng)可與主滑閥118交疊。在其它 實(shí)施方式中，主滑閥118可包括單個(gè)磁制動(dòng)裝置，其設(shè)置在主滑岡路徑的一端，例如在其移動(dòng)路徑的頂部。
有些實(shí)施方式可以包括單個(gè)磁制動(dòng)裝置，其使用磁斥力代替磁吸引力，或
者除了磁吸引力之外還使用磁斥力。例如，主滑閥118可包括臨近其中間密封 件130的磁體，其磁極基本垂直于主滑閥的移動(dòng)方向延伸，并且，殼體可以包 括定位在臨近主滑閥的路徑的中部的排斥磁體，從而所述排斥磁體將所述主滑 閥118推向殼體111的頂部或者底部。即，才艮據(jù)主滑闊118相對(duì)于其路徑的中 點(diǎn)的位置，設(shè)置在臨近殼體111的中部的單個(gè);茲體可4吏得主滑閥118被偏壓到 抵靠殼體111的頂部或者底部。在這些實(shí)施方式中的某些中，靜排斥磁體的磁 極被定向成基本垂直于主滑閥的移動(dòng)方向并且基本平行于主滑閥118上的運(yùn) 動(dòng)磁體。
各種流體管道可連接到主閥52上。上操縱信號(hào)路徑56可延伸通過殼體 114，使其流體連通主滑閥118的頂表面132。同樣，下操縱信號(hào)路徑60可流 體連通主滑閥118的底表面134。根據(jù)中間密封件130的位置，主空氣進(jìn)口 120 可通過上腔126流體連通上主空氣通道62，或者通過下腔128流體連通下主 空氣通道64。
氣動(dòng)馬達(dá)12可^皮連^:到加壓流體源，例如加壓空氣或者蒸汽。例如，氣 動(dòng)馬達(dá)12可通過主空氣進(jìn)口 120和操縱信號(hào)路徑54和58連接到中央空氣壓 縮機(jī)(例如工廠空氣)。
在運(yùn)行中，氣動(dòng)馬達(dá)12可通過主空氣進(jìn)口 120接收氣動(dòng)動(dòng)力，并且通過 活塞桿50的運(yùn)動(dòng)輸出動(dòng)力。為此，氣動(dòng)馬達(dá)12可以重復(fù)由圖4-7所示的循 環(huán)。為了在該循環(huán)的所述階段之間轉(zhuǎn)換的合適點(diǎn)發(fā)送信號(hào)，操縱閥38和40 可感應(yīng)空氣馬達(dá)活塞48的位置并且在由圖8和9所示的狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 因此，在有些實(shí)施方式中，操縱閥38和40可用作傳感器的功能，其在使得主 空氣進(jìn)口 120的氣流改道時(shí)向主閥52發(fā)送信號(hào)，這將在下面進(jìn)行說明。
以循環(huán)中任意選定的點(diǎn)開始，圖4示出了空氣馬達(dá)活塞48的向上沖程(其 由箭頭136示出)的中間。在該階段，主空氣進(jìn)入流138通過主空氣進(jìn)口 120 流進(jìn)，并且由主滑閥118引導(dǎo)到下主空氣通道64。為了到達(dá)下主空氣通道64， 主空氣進(jìn)入流138通過下腔128。 一旦主空氣進(jìn)入流138在下主空氣通道64 中，則其流通進(jìn)入汽缸42的下內(nèi)部部分106。隨著下內(nèi)部部分106被主空氣進(jìn)入流138加壓，在空氣馬達(dá)活塞48的下表面112上施加力，并且空氣馬達(dá) 活塞48拉動(dòng)活塞桿50與其一起向上平移，如箭頭136所示。
在向上沖程過程中，位于空氣馬達(dá)活塞48上方的上內(nèi)部部分104可由主 空氣排出流140排空。主空氣排出流140可以流通通過上主空氣通道62進(jìn)入 主閥52的上腔126，并且通過排出口 122流出到大氣中。在示出的實(shí)施方式 中，主空氣進(jìn)入流138和主空氣排出流140可以繼續(xù)沿著該路徑流動(dòng)，直到空 氣馬達(dá)活塞48接近頂部頭46,在該點(diǎn)，氣動(dòng)馬達(dá)12可以轉(zhuǎn)換到由圖5所示 的狀態(tài)。
在圖5中，空氣馬達(dá)活塞48位于其沖程的頂部，并且主閥52已經(jīng)使主空 氣流138和140反向。如下面將說明的，在本實(shí)施方式中，上操縱岡38磁感 應(yīng)到空氣馬達(dá)活塞48接近其沖程的頂部，并且使空氣涌流引導(dǎo)進(jìn)入主閥52 的頂部，由此轉(zhuǎn)換主滑閥118的位置。
當(dāng)空氣馬達(dá)活塞48到達(dá)其沖程的頂部時(shí)，上操縱閥38可在由圖8和9所 示的狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。開始，上操縱岡38可處于圖8所示的狀態(tài)下，滑閥68 在套筒72中處于提升位置或者后縮位置(此后稱為"第一位置")。當(dāng)滑閥68 處于第一位置時(shí)，上操縱信號(hào)路徑56可通過上腔84流體連通排放口 90和92, 并且上操縱信號(hào)路徑54可通過滑閥68的中間密封件80與上操縱信號(hào)路徑56 隔離。換句話說，上操縱信號(hào)路徑56可被排放，上操縱信號(hào)路徑54可被密封。 滑閥68可以由在套筒72和磁體66之間的磁吸引力被保持在第一位置。
當(dāng)空氣馬達(dá)活塞48到達(dá)其沖程的頂部時(shí)，上操縱閥38可從圖8所示的第 一位置轉(zhuǎn)換到圖9所示的第二位置。磁體66可被吸附到空氣馬達(dá)活塞48上， 因此，滑閥68可^f皮向下4立動(dòng)。在有些實(shí)施方式中，空氣馬達(dá)活塞48可以包括 磁體146,用來增加吸附力。替代地或者附加地，空氣馬達(dá)活塞48可以包括 具有高導(dǎo)磁率的材料，例如導(dǎo)磁率大于500jaN/Aa的材料。磁體66可被向下 拉動(dòng)，直到它撞到磁體阻止裝置74,在該點(diǎn)，滑閥68處于第二位置。
當(dāng)滑閥68處于第二位置時(shí)，上操縱信號(hào)路徑54可通過上腔84流體連通 上操縱信號(hào)路徑56。因此，氣動(dòng)信號(hào)142 (例如，空氣流和/或壓力波)可通 過上操縱信號(hào)路徑56被傳輸?shù)街鏖y52。
暫返回到圖4和5,氣動(dòng)信號(hào)142可使得主滑閥118從圖4所示的第一位
ii置被驅(qū)動(dòng)到圖5所示的第二位置。氣動(dòng)信號(hào)142可以提升作用在主滑閥118的 頂表面132上的空氣壓力，并且克服磁體119和磁響應(yīng)材料123之間的磁吸引 力。當(dāng)該力被克服時(shí)，主滑閥118可以通過套筒116平移到圖5所示的第二位 置。主滑閥118可通過》茲體121和磁響應(yīng)材料125之間的磁吸引力被保持在該 位置。在本實(shí)施方式中，使主滑閥118從第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置使主空氣流 138和140反向。在該點(diǎn)，空氣馬達(dá)活塞48可開始其向下沖程，如圖5中的 箭頭146所示。
當(dāng)空氣馬達(dá)活塞48向下遠(yuǎn)離頂部頭46平移時(shí)，上操縱閥38可從圖9所 示的第二位置轉(zhuǎn)換回到圖8所示的第一位置。進(jìn)入汽缸42的上內(nèi)部部分104 的主空氣進(jìn)入流138可提高上內(nèi)部部分104的壓力。除了向下驅(qū)動(dòng)空氣馬達(dá)活 塞48之外，該增加的壓力還可通過上操縱閥38的壓力入口 IOO傳播，因此， 滑閥68可#1向上驅(qū)動(dòng)，返回進(jìn)入到圖8所示的第一位置。磁體66和套筒72 之間的磁吸引力可使得滑閥68保持在第一位置，直到空氣馬達(dá)活塞48的下一 次到達(dá)。
有利地，在圖示的實(shí)施方式中，操縱閥38和40通過空氣壓力，而不是通 過機(jī)械聯(lián)接，返回到其最初的關(guān)閉位置，機(jī)械聯(lián):-接可能磨損和增加馬達(dá)12 中的機(jī)械應(yīng)力。在有些實(shí)施方式中，操縱閥38和40可以祐:稱為氣動(dòng)復(fù)位滑閥。 值得注意的是，才喿縱閥38和40在該實(shí)施方式中它們通過主閥52進(jìn)行調(diào)節(jié)的 空氣壓力(即，汽缸42內(nèi)部的壓力)復(fù)位。因此，圖示的操縱閥38和40自 調(diào)節(jié)其位置。即，在本實(shí)施方式中的操縱閥38和40通過要增大而使它們開始 運(yùn)動(dòng)的空氣壓力而返回，所以汽缸42中的壓力用作給操縱閥38和40的氣動(dòng) 反饋控制信號(hào)。換句話說，操縱閥38和40構(gòu)成為用于對(duì)它們感應(yīng)到的汽缸 42部分的壓力變化(例如，增加)的響應(yīng)而終止它們發(fā)i^到主閥52的氣動(dòng)信 號(hào)。
在有些實(shí)施方式中，磁體66可以抵靠頂部頭46而密封，從而汽缸42中 的壓力作用在磁體的較大的底表面103上。在其它實(shí)施方式中，底部密封件 78可以限定汽缸中的壓力作用在其上的表面區(qū)域。有些設(shè)計(jì)可包括用于復(fù)位 操縱閥38和40的單獨(dú)的活塞。
在有些實(shí)施方式中，操縱閥38和40可不必祐》茲致動(dòng)且#皮氣動(dòng)返回。在有些實(shí)施方式中，操縱閥38和40可通過除了磁吸引力或者排斥力之外的力被最 初移動(dòng)。例如，它們可通過凸輪或者其它裝置^皮朝向活塞48驅(qū)動(dòng)，并且通過 汽缸42中的空氣壓力返回。相反地，在另一個(gè)示例中，操縱閥38和40可通 過磁吸引力朝向活塞48移動(dòng)，并且通過從活塞48開始延伸的構(gòu)件返回，而不 是被氣動(dòng)地返回。在有些實(shí)施方式中，磁力可使得操縱閥38和40返回，例如 比朝向空氣馬達(dá)活塞48拉動(dòng)它們的磁力弱的磁力。
在返回到圖4-7之前進(jìn)行總結(jié)，在空氣馬達(dá)活塞48的沖程的頂部，上操 縱閥38可石茲感應(yīng)空氣馬達(dá)活塞48的位置，并且氣動(dòng)轉(zhuǎn)換主閥52，以開始向 下沖程。
圖5示出了向下沖程的開始，圖6示出了向下沖程的中間。在圖5中，空 氣馬達(dá)活塞48仍然接近頂部頭46,并且氣動(dòng)信號(hào)142還通過上操縱信號(hào)路徑 56被應(yīng)用到主閥52上。在固6中，空氣馬達(dá)活塞48已經(jīng)遠(yuǎn)離上操縱閥38平 移，并且氣動(dòng)信號(hào)142不再應(yīng)用到主閥52上。在該點(diǎn)，上操縱信號(hào)路徑56 可被排放，如前面參照?qǐng)D8進(jìn)行的說明。
貫穿向下沖程，主空氣進(jìn)入流138可流通通過主空氣進(jìn)口 120進(jìn)入上腔 126,并通過上主空氣通道62到達(dá)上內(nèi)部部分104。主空氣排出流140可從下 內(nèi)部部分106通過下主空氣通道64流動(dòng)，并且通過下腔128排出排出口 124。 空氣馬達(dá)活塞48兩側(cè)所形成的壓差可向下驅(qū)動(dòng)活塞桿50,如箭頭146所示。
圖7示出了向下沖程的底部。在從向下沖程轉(zhuǎn)換到向上沖程的過程中，下 操縱閥40可在圖8和9所示的狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。與上操縱閥38相同，下操縱閥 40可磁感應(yīng)空氣馬達(dá)活塞38的位置并且通過下操:縱信號(hào)路徑60傳達(dá)氣動(dòng)信 號(hào)142。氣動(dòng)信號(hào)142可驅(qū)動(dòng)主滑閥118從第二位置回到笫一位置，由此使主 空氣流138和140反向，并開始向上沖程。
空氣馬達(dá)活塞48可通過圖4所示的狀態(tài)向上運(yùn)動(dòng)，圖4-7所示的循環(huán)可 無限地重復(fù)。在每個(gè)沖程的最后，操縱閥38和40可以給主閥52發(fā)信號(hào)，以 用氣動(dòng)信號(hào)142使主空氣流138和140反向?；钊麠U50所形成的上下振動(dòng) (oscillation)可被泵14利用，以使得涂覆液傳送通過噴涂系統(tǒng)10，并且傳送 出噴槍20。氣動(dòng)馬達(dá)12的速度可部分地通過調(diào)節(jié)通過主空氣進(jìn)口 120的壓力 和/或流動(dòng)速率而被調(diào)節(jié)，例如通過調(diào)節(jié)器組件26進(jìn)行調(diào)節(jié)。
13在本實(shí)施方式中，有利的是，操縱閥38和40感應(yīng)空氣馬達(dá)活塞48的位 置而不需接觸其它運(yùn)動(dòng)部件。此外，滑閥68可以在套筒72中以非常小的摩擦 滑動(dòng)。因此，在有些實(shí)施方式中，當(dāng)主空氣流138和140按序運(yùn)行時(shí)，浪費(fèi)的 能量可很少。此外，在有些實(shí)施方式中，操縱閥38和40可能由于低摩擦和無 接觸致動(dòng)及沒有會(huì)磨損的密封件而具有長(zhǎng)的使用壽命。少的接觸和摩擦可能減 少磨損和疲勞。另外，在有些實(shí)施方式中，操縱閥38和40可被致動(dòng)而不需偏 壓彈性構(gòu)件，例如簧片或者彈簧，偏壓彈性構(gòu)件可另外產(chǎn)生疲勞并且縮短操縱 閥的使用壽命。還提供了另一個(gè)優(yōu)勢(shì)，有些實(shí)施方式甚至可在較低壓空氣被供 給到主空氣進(jìn)口 120上時(shí)運(yùn)行。例如，有些實(shí)施方式能夠在壓力低于25psi、 15psi、 5psi或者2psi時(shí)運(yùn)行。
此外，在有些實(shí)施方式中，操縱閥38和40在其暴露到臟空氣中時(shí)可比傳 統(tǒng)設(shè)計(jì)更可靠。具有^:?；蛘哒羝目諝饪稍陂y部件上形成沉積，并且，在有 些類型的閥中，例如有些簧片閥，該沉積可能阻礙閥的運(yùn)行。
本文討論的技術(shù)可廣泛應(yīng)用到各種實(shí)施方式中。例如，如前面提到的，空 氣馬達(dá)活塞48可包括磁體146 (參見圖9)，以增加在操縱閥38和40中的磁 體66上拉動(dòng)的吸附力。在這樣的實(shí)施方式中，上操縱閥38中的磁體66的磁 極可定向成與下搡縱閥40中的磁體66的磁極相同。即，如果上操縱岡38中 的磁體66的北極向下，則下操縱閥40中的磁體66的南極可向上，并且反之 亦然。替代地或者附加地，高導(dǎo)磁率材料(例如，含鐵材料)可被聯(lián)接到滑閥 68上，以朝向空氣馬達(dá)活塞48上的磁體146 4立動(dòng)滑閥68。在有些實(shí)施方式中， 磁體66可省略，連接到滑閥68上的高導(dǎo)磁率材料和》茲體146之間的吸引力可 致動(dòng)滑閥68，但這并不表示本文中討論的其它特征不可以也被省略。
在有些實(shí)施方式中，可使用其它類型的操縱閥38和/或40。在一個(gè)示例中， 操縱閥38和/或40可包括降低加工成本的密封件，例如唇形密封件。在另一 個(gè)示例中，動(dòng)態(tài)密封可形成于旋轉(zhuǎn)的密封構(gòu)件和基本靜止的汽缸之間，或者反 之亦然。旋轉(zhuǎn)構(gòu)件可凈皮聯(lián)接到,茲體66上，以在空氣馬達(dá)活塞48非常接近時(shí)施 加扭矩。在另一個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)于采用空氣壓力使得操縱閥返回到圖8所示 的狀態(tài)，代替地或者附加地，操縱閥38和40可由靜磁體或者彈簧偏壓遠(yuǎn)離空 氣馬達(dá)活塞48。圖10-14示出了另一個(gè)氣動(dòng)馬達(dá)148。在氣動(dòng)馬達(dá)148中，各種之前討 論的特征可整合到共用殼體或者部件中。例如，氣動(dòng)馬達(dá)148可包括頂部一體 復(fù)式接頭(integrated manifold) 150和底部一體復(fù)式接頭152。 一體復(fù)式接頭 150和152可分別與頂部頭46和底部頭44采用單體材津+—體形成(例如，才幾 加工和/或鑄造)。如圖14的截面圖所示，上主空氣通道62可從主閥52凈皮直 接引導(dǎo)通過頂部一體復(fù)式接頭150。底部一體復(fù)式接頭152相對(duì)于下主空氣通 道64可類似地構(gòu)成。此外，上操縱信號(hào)路徑56和上操縱信號(hào)路徑54可至少 部分地與頂部一體復(fù)式接頭150 —體形成，并且下操縱信號(hào)路徑58和下操縱 信號(hào)路徑60可與底部一體復(fù)式接頭152—體形成。如圖11所示，在有些實(shí)施 方式中，頂部一體復(fù)式接頭150與底部一體復(fù)式接頭152可旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，但是與 底部一體復(fù)式接頭152不反射對(duì)稱。即，復(fù)式接頭150和152可基本等同且相 對(duì)地歪斜。此外，在圖示的實(shí)施方式中，操縱信號(hào)路徑54和58通過與主閥 52—體形成的復(fù)式接頭154流體連通主空氣進(jìn)口 120。
圖15-17示出了氣動(dòng)馬達(dá)156的第三實(shí)施方式。圖示的氣動(dòng)馬達(dá)156包 括機(jī)械致動(dòng)的滑閥158和160、排氣消音器162和具有磁制動(dòng)裝置的主閥52, 所述主閥由磁體170和172以及鐵磁心軸164形成。磁體170和172可使得心 軸164磁保持在心軸164滑動(dòng)在其內(nèi)的套筒116的相對(duì)端直到枳4成致動(dòng)的滑閥 158或者160的氣流壓力克服該^茲制動(dòng)裝置。當(dāng)空氣馬達(dá)活塞48機(jī)械地接觸 到閥構(gòu)件174時(shí)，才幾械致動(dòng)的操縱閥158和160可選擇地將空氣壓力施加到心 軸164的頂部或者底部。主閥52也可包括吸振襯墊166和168,其構(gòu)成為用 于緩沖當(dāng)心軸164到達(dá)套筒116的頂部或者底部時(shí)的沖擊。吸振襯墊166和 168可由聚亞安酯、橡膠或者其它合適的材料制成。在本實(shí)施方式中，吸振襯 墊166和168設(shè)置在磁體170和172以及心軸164之間。吸振村墊166和168 的厚度可結(jié)合考慮磁體170和172的強(qiáng)度來進(jìn)行選擇，從而使磁體170和172 可保持心軸164，直到從機(jī)械致動(dòng)的操縱閥158或者160接收到氣動(dòng)信號(hào)。
雖然在本文中僅圖示和說明了本發(fā)明的某些特征，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人 員而言可進(jìn)行許多變型和改變。因此可以理解，隨附的權(quán)利要求書是用來覆蓋 落在本發(fā)明的實(shí)際精神范圍內(nèi)的所有這樣的變型和改變。
1權(quán)利要求
1.一種馬達(dá)，其包括活塞，其設(shè)置在汽缸中；以及閥，其構(gòu)成為用于控制進(jìn)入汽缸的流體流動(dòng)，其中，所述閥包括殼體；閥構(gòu)件，其設(shè)置在所述殼體中；以及磁制動(dòng)裝置，其構(gòu)成為用于通過向所述閥構(gòu)件施加磁力而阻擋所述閥構(gòu)件在所述殼體中的運(yùn)動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其中，所述閥構(gòu)件包括滑閥。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其中，所述閥包括吸振器，所述吸振器 設(shè)置在所述殼體中所述閥構(gòu)件移動(dòng)所通過路徑的端部的附近。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的馬達(dá)，其中，所述吸振器包含聚亞安酯。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其中，所述閥是主閥，所述主閥構(gòu)成為 用于使氣流在所述活塞的相對(duì)側(cè)之間交替流轉(zhuǎn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其中，所述閥構(gòu)件直接抵靠所述殼體密 封，不需在其間設(shè)置密封構(gòu)件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其中，所述殼體通過第一流體通道聯(lián)接 到所述汽缸的第 一側(cè)，并通過第二流體通道聯(lián)接到所述汽缸的第二側(cè)，其中， 所述第 一側(cè)是在與所述第二側(cè)不同的所述活塞側(cè)上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其中，所述磁制動(dòng)裝置包括聯(lián)接到所述 殼體上的靜磁體和聯(lián)接到所述閥構(gòu)件上的運(yùn)動(dòng)磁體，所述運(yùn)動(dòng)磁體與所述閥構(gòu) 件一起運(yùn)動(dòng)，并且所述運(yùn)動(dòng)磁體和所述靜磁體被定向成使它們反性的磁極互相 面對(duì)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其中，所述磁制動(dòng)裝置包括聯(lián)接到所述 殼體的磁體，并且所述閥構(gòu)件包括磁響應(yīng)材料。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的馬達(dá)，其中，所述石茲響應(yīng)材料包括鐵磁材料。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其中，所述磁制動(dòng)裝置包括聯(lián)接到所述 閥構(gòu)件上的磁體和聯(lián)接到所述殼體上的磁響應(yīng)材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬達(dá)，其包括另一個(gè)磁制動(dòng)裝置，其中，所述 磁制動(dòng)裝置設(shè)置在所述閥構(gòu)件的相對(duì)側(cè)上。
全文摘要
一種馬達(dá)，其包括設(shè)置在汽缸(42)中的活塞(48)以及構(gòu)成用于控制進(jìn)入所述汽缸的流體流動(dòng)的閥(38)。在有些實(shí)施方式中，所述閥具有殼體、設(shè)置在所述殼體中的閥構(gòu)件以及構(gòu)成用于阻擋所述閥構(gòu)件在所述殼體中運(yùn)動(dòng)的磁制動(dòng)裝置。
文檔編號(hào)F15B15/20GK101680467SQ200880015089
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月10日
發(fā)明者克里斯托夫·L.·斯特朗 申請(qǐng)人:伊利諾斯工具制品有限公司